Главная > ОБЩИЙ КУРС ФИЗИКИ. T.V,Ч. 2 ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА (Д.В.Сивухин)
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

1. Многие ядерные реакции при невысоких энергиях проходят через стадию образования таң называемого составного, или промежуточного, ядра. Представление о составном ядре было введено в физику в 1936 г. Нильсом Бором. Он руководствовался следующими соображениями. Частица, проникшая внутрь ядра, как правило, сильно взаимодействует с его нуклонами — настолько сильно, что ее энергия взаимодействия с отдельным нуклоном обычно того же порядка, что и кинетическая энергия самой частицы. Поэтому весьма вероятен захват частиды ядром. Частида застревает в ядре, причем из-за взаимодействия с нуклонами ядра эе энергия уменьшается пастолько, что она длительное время не может покинуть ядро. Более того, частица, попавшая в ядро, вообще теряет свою индивидуальность п действует как система новых нуклонов, ирисоединившихся к прежним нуклонам ядра. Из-за множества столкновениї между нуклонами в поведении новых и прежних нуклонов принципиально пропадает всякое различие. С другой стороны, если первоначальная энергия влетевшей частицы не стишком велика, в спстеме не окажется нуклонов столь большой энергии, чтобы один или несколько из них немедленно покинули ядро. Задерживаясь в ядре на некоторое время, нуклоны образуют систему частиц, которую в течение этого времени можно рассматривать как связанную. Эта система и есть составное, или промежуточное, ядро.

Составное ядре возникает в возбужденном состоянии и стремится потерять энергию возбуждения за счет какого-либо возможного для него процесса. В принципе оно не отличается от радиоактивного ядра. Один из возможных механизмов радиоактивного превращения состоит в том, что энергия захваченной частицы, беспорядочно распределившаяся между нуклонами составного ядра, в результате флуктуационных продессов вновь сконцентрируется па одной из частиц. Тогда такая частица и вылетит пз ядра. Не обязательно, чтобы әто была та же частица, которая влетела в ядро. Она может быть п другої: протоп, нейтрон, α-частица и пр. Возможны несколько каналов радиоактивного распада составного ядра.
2. Необходимо особо подчеркнуть, что говорить о возбужденном составном ядре имеет смысл топько тогда, когда оно существует достаточно долго. «Достаточно долго», конечно, пато понимать не в макроскопическом, а в ядерном масштабе. Например, чтобы нейтрон со скоростью 109cм/ с пролетел через ятро, не испытав столкновений, для него требуется время порядка 1013:1091022 с. Это и есть «ядерное время», которым надо пользоваться для суждения о длительности процессов, происходящих в атомном ядре. Если составное ядро живет в возбужденном состоянии 1014c, то в ядерном масштабе это время должно считаться «очень большим». Из-за короткодействующего характера ядерных сил за это время влетевший нейтрон успеет претерпеть в ядре более 1014:1022108 столкновений, чего с избытком достаточно, чтобы его движение в ядре приобрело запутанный характер, совершенно не зависящий от того, с какой скоростью и в каком направлении нейтрон влетел в исходноө ядро. Таким образом, возникает система нуклонов, поведение которой совершенно не зависит от истории ее образования. В ядерном масштабе времени такая система ведет себя так, как если бы она существовала бесконечно долго. А это и есть необходимое условие того, чтобы такую систему можно было рассматривать как составное ядро.

Наряду с описанным продессом образования и распада составного ядра возможен и конкурирующий процесс. Это процесс pa диационного захвата. В этом процессе ядро переходит в возбужденное состояние также в результате захвата какой-то частицы. Но в основное состояние оно возвращается путем испускания γ-квапта. Последний процесс происходит под действием уже электромагнитных сил, т. е. в ядерном масштабе по-прежнему достаточно «медленно». Поэтому и при радиационном захвате может также образоваться составное ядро.

Заслуживает внимания тот парадоксальный с точки зрешия классической физики факт, что силы кулоновского отталкивания между протонами п другими положительно заряженными частицами ядра (например, между α-частицами) не способствуют, а препятствуют выходу этих частиц из ядра. Об этом факте уже говорилось ( $73, пункт 12) в связи с влиянием центробежіного барьера на α-распад. Объяснение его состоит в том, что силам отталкивания соответствует положительная энергия. Она увеличивает высоту, а с ней и ширину кулоновского потенциального барьера. Выход же протона и всякой положительно заряженной тастицы из ядра есть подбарьерный процесс. Он тем менее вероятен, чем выше и шире потенциальный барьер. Особенно существенно это обстоятельство проявляется в случае средних и тяжелых ядер.
3. Таким образом, процесс столкновения частицы а с ядром А разбивается на два этапа. На первом этапе частица а сближается с ядром А. Завершением әтапа является образование составпого ядра C в возбужденном состоянии. Схематически этот процесс можшо изобразшть так:
a+AC.

На втором этапе происходит распад составного ядра по схеме
Cb+B

Ядерпая реакция в целом изображается схемой
a+ACb+B.

Эффективное сечение σab реакции (89.3) найдется, если эффективное сечение σC образования составного ядра умножить на вероятность Wb распада этого ядра по каналу b :
σab=σCWb.

Если то же составное ядро распадается по другому каналу b ‘ с вероятностью Wb s  то σab=σCWb. Исключение σC дает
σab/σab=Wb/Wb.

Пусть теперь такое же составное ядро С* с той же әнергией возбуждения образуется в результате столкновения других частиц m и M:m+MC. Ввиду тождественности этого ядра с прежним оно будет распадаться по тем же каналам с образованием тех же частиц b и b и с прежними вероятностями Wb и Wb а шотому σmb/σmb=Wb/Wb. Таким образом,
σab/σab=σmb/σmb.

Выполнение такого соотношения является подтверждением того, что обе реакдии, рассмотренные выше, идут с образованием составного ядра. Если же соотношение (89.6) не выполняется, то схема с образованием составного ядра либо не выполняется, либо составное ядро еще не совсем успело сформироваться.
4. Другой характерной особенностью ядерных реакцпй, идущих через составное ядро, при выполнении определенных условий является симметрия в системе центра масс углового распределения разлетающихся частиц, которые образуются при распаде составного ядра. Іредположим, что результирующий спин составного ядра равен нулю. Тогда частицы, образующиеся при распаде составного ядра, в системе центра масс будут с одинаковой вероятностью разлетаться вперед и назад. (Направление «вперед» задается скоростью налетающей частиды.) Про такое угловое распределение говорят, что оно обладает симметрией «вперед-назад». Для обоспования высказанного утверждения заметим, что первопачальная система из-за наличия импульсов п угловых моментов у налетающей частицы и исходного ядра симметрией «вперед-назад» не обладает. Но такая симметрия появится в процессе формирования составного ядра. В самом деле, в системе центра масс результирующий импульс исходной спстемы равен нулю. При формировании составного ядра не только сохранится равенство нулю полного импульса, но и произойдет хаотическое распределение импульсов отдельных нуклонов по направлениям в пространстве. То же самое относится и к их спинам, так как по предположению спин составного ядра равен нулю. Остается только орбитальный момент импульса частид. Но в системе центра масс ов перпендикулярен к импульсу надетающей частицы, При формировании составного ядра он, конечно, сохранится, но хаотически перераспределится между нуклонами составного ядра. Получится составное ядро, обладающее симметрией «вперед-назад». Естественно, что такая симметрия сохранится и шри распаде составного ядра.

1
Оглавление
email@scask.ru